[发明专利]一种生物质气蒸汽发生器

说明书

本发明公开了一种生物质气蒸汽发生器，包括预燃室、混合室、稀薄燃烧室、烟管、回烟室、轴向叶片燃烧器、引射器；溴化锂稀溶液或水由引入口引入，通过稀薄燃烧室、第二回程烟管、第三回程烟管、下中间回烟室、上中间回烟室、管板加热溴化锂溶液或水形成饱和蒸汽。溴化锂浓溶液通过液囊由引出口引入低压发生器。饱和蒸汽由引出口引出。二次空气由二次空气进口引入，加热形成热空气在混合室中通过引射器与预燃室出口的弱还原性烟气混合形成高温高速稀薄空气，喷入稀薄燃烧室，与二次生物质气混合实现稀薄燃烧。本发明兼具富燃和稀薄燃烧的优点，风机能耗低、辐射热通量高、温度场均匀性好、燃烧稳定、NOx生成量低、温室气体排放低、结构紧凑。

技术领域

本发明涉及燃烧设备技术领域，特别涉及到一种生物质气稀薄燃烧装置，还涉及直燃吸收式溴化锂热泵或燃气锅炉领域，还涉及可再生能源利用领域。

背景技术

稀薄燃烧（也叫无焰燃烧）模式下，燃烧室内湍流脉动速度远大于层流火焰传播速度，实践中多通过提高入口射流速度或降低层流火焰传播速度实现稀薄燃烧。总体来看，实现稀薄燃烧主要面临如下问题：一是高射流入口速度使风机能耗高；二是强湍流剪切使燃料着火困难。这些问题是造成稀薄燃烧技术应用困难的关键原因。迄今为止，稀薄燃烧主要用于工业窑炉，其针对着火问题的解决措施是加装蓄热室，使入炉空气预热温度高于着火温度。应用表明，稀薄燃烧拥有节能效果明显、燃烧器结构简单、辐射热通量高且分布均匀、NOx排放低、燃烧噪音小、燃烧稳定性好等优势，特别适合生物质气或沼气等劣质燃料的清洁高效利用。因此，有必要将稀薄燃烧技术用于生物质气燃烧，燃烧后烟气则用于驱动直燃吸收式溴化锂机组或燃油燃气锅炉。截止目前，稀薄燃烧技术的应用及其实现措施主要包括如下内容。

中国专利申请号200510022667.1公开的采用稀薄-无焰燃烧方式的燃气或燃油锅炉，通过在炉膛进口设置的预燃罩实现无焰燃烧。其预燃罩材料的耐火温度不低于1500℃，工作于贫燃模式，出口烟气则通过多通道旋流装置进入主燃烧室实现无焰燃烧。中国专利申请号200810116374.4公开的用于燃气轮机的无焰燃烧装置，通过火焰筒头部专门设计的回流结构促进回流烟气、燃料、氧化剂之间的混合实现无焰燃烧。中国专利申请号201010574122.3公开的用于燃气轮机无焰驻涡燃烧器，通过燃料、一次空气、二次空气在凹腔内的混合实现无焰燃烧。中国专利申请号201110023248.6公开的无焰燃烧环形套筒窑，以助燃空气为工作流体，通过引射器实现无焰燃烧。中国专利申请号20120421560.9公开的引射预燃式无焰燃烧器，利用旋转射流衰减速度快、中心压力低的特点强化助燃空气与燃料的混合以实现无焰燃烧。中国专利申请号201210019166.9公开的适合于液体燃料的无焰燃烧装置，通过特定的助燃空气喷口布置以强化炉内搅拌而实现稀薄燃烧。中国专利申请号201310318461.9公开的无焰燃烧紧凑式卧式内燃火管热水锅炉，则是采用双炉胆布置，助燃空气先与来自下炉胆的部分烟气混合后流入上炉胆而实现无焰燃烧。中国专利申请号201310624080.3公开的煤粉富氧无焰燃烧系统，利用富氧燃烧着火稳定性好的特点，将富氧燃烧形成高温烟气高速入炉实现无焰燃烧。中国专利申请号201620618154.1公开的无焰燃烧装置，在炉膛内设置引射器，以助燃空气为工作流体卷吸炉内高温烟气实现富氧燃烧。从上述稀薄燃烧的实现措施来看，结合具体应用领域的特点设计开发结构简单、适合于生物质气和沼气等劣质燃料的稀薄燃烧装置显得非常必要。

实现稀薄燃烧的措施是提高射流入口速度和降低层流火焰传播速度。现有稀薄燃烧装置采用的射流入口速度为60～150m/s，尽管利于稀薄燃烧的实现，但风机能耗也相应急剧增加。降低层流火焰传播速度则是通过增加燃气喷嘴和助燃空气喷嘴之间的距离来营造稀薄燃烧气氛。但是，提高喷嘴之间的距离势必造成炉胆横截面积的迅速增加，对其在直燃吸收式溴化锂机组的高压发生器或锅壳式燃油燃气锅炉等领域的小型化应用非常不利。

发明内容

针对上述稀薄燃烧在直燃吸收式溴化锂机组的高压发生器或锅壳式燃油燃气锅炉上应用面临的两个主要问题，本发明提出了一种生物质气蒸汽发生器，实现弱富燃-引射混合-稀薄燃烧的两段稀释布置方案。